© 2009 г. Б. В. Гринев, доктор техн. наук; Б. Г. Заславский, доктор техн. наук; А. М. Кудин, доктор техн. наук; Ю. А. Бороденко, канд. техн. наук; А. И. Митичкин, канд. хим. наук; С. И. Васецкий; А. В. Диденко
Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины, г. Харьков, Украина
E-mail: kudin@isma.kharkov.ua
Исследованы радиационная стойкость, послесвечение и инфракрасные (ИК) спектры поглощения кристаллов CsI:Tl, выращенных с добавкой соли NaNO 3 . Кристаллы диаметром 250 и высотой 360 мм выращены модифицированным методом Киропу- лоса с подпиткой расплавом, в котором используется тигель-питатель специальной конструкции. Показано, что добавка в питатель 0,5 масс%NaNO3 позволяет получать кристаллы, в ИК спектрах которых имеется полоса поглощения не нитрат-, а нитрит- ионов. Полученные кристаллы обладают низким послесвечением (в два раза ниже по сравнению с CsI:Tl) и сохраняют радиационную стойкость, по крайней мере, до дозы 103 Гр, что расширяет возможности их практического применения.
Ключевые слова: CsI:Tl, легирование, радиационная стойкость, послесвечение.
Коды OCIS: 160.3220
УДК 535.34; 535.35
Поступила в редакцию 14.10.2008
ЛИТЕРАТУРА
1. Lecoq P., Annenkov A., Gektin A., Korzhik M., Pedrini C. Inorganic Scintillators for Detector Systems // Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2006.
2. Горилецкий В.И., Гринев Б.В., Заславский Б.Г., Смирнов Н.Н., Суздаль В.С. // Рост кристаллов. Харьков: Акта, 2002. 536 с.
3. Dolgopolova A., Grinyov B., Smirnov N. Effective scintillator for computed tomography // Abstracts of Europ. Conf. LUMDETR’94, Tallinn, Estonia, 1994. P. 35.
4. Brecher C., Lempicki A., Miller S.R., Glodo J., Ovechkina E.E., Gaysinskiy V., Nagarkar V.V., Bartram R.H. Suppression of afterglow in CsI:Tl by codoping with Eu 2+ // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. 2006. V. A558. P. 45–457.
5. Kappers L.A., Bartram R.H., Hamilton D.S., Brecher C., Lempicki A., Gaysinskiy V., Ovechkina E.E., Nagarkar V.V. Effect of Eu2+ concentration on afterglow suppression in CsI:Tl, Eu //Radiation Measurements. 2007. V. 42. № 4–5. Р. 537–540.
6. Кудин А.М., Митичкин А.И., Чаркина Т.А., Заславский Б.Г., Загоруйко Ю.А., Васецкий С.И., Матейченко П.В., Реброва Т.П. Кристаллы CsI для среднего инфракрасного диапазона // Оптический журнал. 2007. V. 74. № 9. С. 70–72.
7. Kudin A.M., Zaslavsky B.G., Vasetsky S.I., Kolesnikov A.V. Influence of Polyatomic Impurity Ions on the Growth Process of Alkali Metal Iodide Crystals // Proc. 4 th Int. Conf. Cryst. Growth and Heat & Mass Transfer. Obninsk, Russia, 2001. P. 176–182.
8. Заславский Б.Г., Гринев Б.В., Колесников А.В., Кудин А.М., Васецкий С.И. Вытягивание щелочно-галоидных сцинтилляционных кристаллов из расплава с изменяющейся геометрией свободной поверхности // Сцинтилляционные материалы. Получение, свойства, применение / Под ред. Гринева Б.В. Харьков: Институт монокристаллов, 2007. С. 233–279.
9. Виноград Э.Л., Горилецкий В.И., Ковалева Л.В., Корсунова С.П., Кудин А.М., Митичкин А.И., Панова А.Н., Проценко В.Г., Шахова К.В., Шпилинская Л.Н. Сцинтилляционный материал на основе иодида цезия и способ его получения // Патент России № 2138585. 1999.
10. Beylin D.M., Korchagin A.I., Kuzmin A.S., Kurdadze L.M., Oreshkin S.B., Petrov S.E., Schwartz B.A. Study of the radiation hardness of CsI(Tl) scintillation crystals // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. 2005. V. A541. P. 501–515.
11. Dudnik O.V., Kudin A.M., Kurbatov E.V., Valtonen E., Peltonen J., Eronen T., Lehti J., Andersson H., Nemonen S., Kettunen H., Virtanen A., Huovelin J., Vainio R. Performance and radiation tolerance tests of small-sized inorganic scintillation detectors // Научная сессия МИФИ. 2007. Т. 7. С. 39–40.
12. Bergenius Gavler S., Carius S., Carlson P., Johansson G., Klamra W., Pearce M. Radiation tests of CsI(Tl) crystals for the GLAST satellite mission // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. 2005. V. A545. P. 842–851.
13. Панова А.Н., Мустафина Р.Х., Лифиц А.Л., Бугай Е.А. Кристаллический материал для детекторов ионизирующих излучений и способ его получения // A. c. № 703937. 1979.
14. Zaslavsky B.G. Automated pulling of large-diameter alkali-halide scintillation single crystals from the melt // J. Crys. Growth. 1999. V. 200. P. 476–482.
15. Trefilova L.N., Kudin A.M., Kovaleva L.V., Charkina T.A., Mitichkin A.I., Belenko L.E. Role of Sodium in Radiation Defect Formation in CsI Crystals // Rad. Measurements. 2001. V. 33. P. 687–692.
16. Trefilova L.N., Charkina T.A., Kudin A.M., Kosinov N.N., Kovaleva L.V., Mitichkin A.I. Radiation defects creation in CsI:Tl crystals and their luminescence properties // J. Lumines. 2003. V. 102/103. P. 543–550.
17. Trefilova L., Grinyov B., Alekseev V., Golub I., Yakovlev V., Meleshko A. The reason for the scintillation efficiency decrease of CsI:Tl crystals exposed by the high-dosed radiation // Rad. Measurements. 2007. V. 42. P. 839–842.
18. Гектин А.В., Ширан Н.В., Серебряный В., Кудин А.М., Чаркина Т.А. Роль вакансионных дефектов в люминесценции CsI // Опт. и спектр. 1992. T. 72. C. 1061–1063.
19. Гринев Б.В., Шпилинская Л.Н., Ковалева Л.В., Кудин А.М., Митичкин А.И., Чаркина Т.А. Фото- и радиационно-химические превращения карбонат-ионов в кристаллах CsI и CsI:Tl // Опт. и cпектр. 2000. Т. 89. С. 57–62.
20. http:// www.smithsdetection.com
21. Пидзирайло Н С., Халимонова И.Н. Инфракрасное поглощение молекулярными ионами, введенными в решетку щелочно-галоидных кристаллов // Укр. физ. журнал. 1967. Т. 12. С. 1063–1067.
22. Гнатовская В.Н., Круликовский Б.К., Халимонова И.Н. Колебательный спектр ионов NO2– и NO3– в решетках типа CsCl // Укр. физ. журнал. 1972. Т. 17. С. 1452–1456.
23. http:// www.imd.com.ua
24. Seminozhenko V.P., Grinyov B.V., Nekrasov V.N., Borodenko Yu.A. Recent progress in the development of “CsI(TI) crystal – Si-photodiode” spectrometric detection assemblies // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. 2005. V. A537. P. 383–388.
Полный текст >>>>>
Radiation tolerance and afterglow of CsI:Tl crystals codoped with NO2− ions
B. V. Grinev, B. G. Zaslavskiĭ, A. M. Kudin, Yu. A. Borodenko, A. I. Mitichkin, S. I. Vasetskiĭ, and A. V. Didenko
This paper discusses the radiation tolerance, afterglow, and IR absorption spectra of CsI:Tl crystals grown with an addition of the salt NaNO3. Crystals 250mm in diameter and 360mm high are grown by a modified Kyropoulos method with replenishment of the melt, using a special crucible-feeder design. It is shown that adding 0.5 mass% NaNO3 to the feeder makes it possible to obtain crystals whose IR spectra includes an absorption band not of nitrate but of nitrite ions. The resulting crystals possess low afterglow (a factor of two less than with CsI:Tl) and maintain radiation tolerance to a dose of at least 103Gy, and this increases the possibilities of using them in practice.
